專利名稱：一種具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)中具有最大功率跟蹤的逆變系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源是人類社會存在與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，目前人類對能源的利用主要是幾種 常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣等。據(jù)調(diào)查，這幾種主要常規(guī)能源的使用年限，最多不超過250 多年，隨著社會的不斷發(fā)展，人類對能源的需求將會不斷增加，這意味著對可替代、可再生 能源的尋求已經(jīng)迫在眉睫。太陽能以其儲量豐富、可再生、無污染的特點越來越受到人類的 關(guān)注，因此與之密切相關(guān)的光伏發(fā)電技術(shù)也成為現(xiàn)代科研人員的研究熱點。目前，光伏發(fā)電 技術(shù)被公認為是一種技術(shù)含量高，發(fā)展前景光明的新能源技術(shù)。我國是世界上最大的發(fā)展中國家和經(jīng)濟速度發(fā)展最快的國家，能源消耗增長速度 也居世界之首，因此大量能源消耗帶來的環(huán)境問題也愈加嚴重，再加上我國的能源開采和 利用技術(shù)落后，傳統(tǒng)高能耗產(chǎn)業(yè)比重大，這些都加劇了我國能源替代形勢的嚴峻性和緊迫 性。90年代以來，我國政府已經(jīng)充分認識到了光伏產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展前景，并將其發(fā)展納入 規(guī)劃。根據(jù)我國《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，明確到2010年，光伏發(fā)電總?cè)萘恳_到 300MW，2020年達到1800MW。為貫徹落實黨中央、國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn) 業(yè)的戰(zhàn)略部署，必須提高認識，緊緊抓住光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略機遇期，進一步推動國內(nèi) 光伏發(fā)電規(guī)?；瘧?yīng)用?？梢娢覈畬ξ磥砉夥a(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分重視。我們知道，光伏電池的工作原理是光伏效應(yīng)，其光電轉(zhuǎn)換效率有限，同時光伏電池 的輸出特性易受外界環(huán)境影響，其最大功率點在時刻變動，因此為提高光伏系統(tǒng)發(fā)電效率， 需要考慮光伏電池的最大功率點跟蹤控制。目前在光伏逆變器的應(yīng)用中，受成本和技術(shù)的 限制，具有最大功率點跟蹤功能的并不是很多，現(xiàn)有的MPPT控制技術(shù)在跟蹤精度和跟蹤速 度等方面還有不少技術(shù)難題，這些都會影響系統(tǒng)的工作效率。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和問題，提供了一種基于先 進算法的最大功率跟蹤系統(tǒng)，它將光伏電池板電壓和電流采集到DSP中，采用最大功率算 法來實現(xiàn)輸出功率最大。本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本實用新型一種具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于包括光伏電池 板、采集電路、最大功率跟蹤單元、驅(qū)動電路、DC-DC變換電路、DC-AC逆變電路、逆變器控制 電路和濾波電路，光伏電池板的輸出端分別接采集電路和DC-DC變換電路的輸入端，DC-DC 變換電路的輸出端串接DC-AC逆變電路后分別接逆變器控制電路和濾波電路的輸入端，采 集電路的輸出端串接最大功率跟蹤單元后接逆變器控制電路的輸入端，最大功率跟蹤單元 串接驅(qū)動電路后接DC-DC變換電路的輸入端，逆變器控制電路的輸出端串接驅(qū)動電路后接 DC-AC變換電路的輸入端。[0008]優(yōu)選地，采集電路由電壓傳感器和霍爾電流傳感器組成，電壓傳感器和霍爾電流 傳感器直接連接在光伏電池板輸出直流母線側(cè)。優(yōu)選地，逆變器控制電路由數(shù)字信號處理器DSP組成。本實用新型具有以下有益效果本實用新型采用兩節(jié)Boost電路實現(xiàn)升壓，降低 了系統(tǒng)開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)升壓能力；本實用新型基于光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤采用 變步長逐次逼近，使得最大功率點跟蹤的穩(wěn)定精度與速率有所提高，降低系統(tǒng)振蕩，能很好 的獲得最大穩(wěn)定功率，并且完全能夠滿足系統(tǒng)最大功率跟蹤的要求；本實用新型通過逆變 電路將光伏電池工作在最大功率點的直流電逆變成交流電。

圖1為本實用新型的具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)示意圖，圖1中1-PV電 池、2-采集電路、3-最大功率跟蹤、4-驅(qū)動電路、5-DC-DC變換電路、6-DC-AC逆變電路、 7-逆變控制電路、8-濾波電路。圖2為系統(tǒng)控制電路。圖3為兩級Boost升壓電路。圖4為逆變電路。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)內(nèi)容作說明如圖1、圖2所示，本實用新型具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)，其主要由光伏 電池板電流和電壓采集單元、電流和電壓調(diào)理電路、算法控制單元、驅(qū)動電路以及Boost升 壓單元構(gòu)成，采樣單元連接在光伏電池板輸出直流母線側(cè)，采樣單元、控制單元之間有電流 調(diào)理電路連接，Boost升壓電路通過算法控制來驅(qū)動。電壓傳感器和霍爾電流傳感器直接連 接在光伏電池板輸出直流母線側(cè)，通過電壓、電流調(diào)理電路與數(shù)字信號處理器DSP連接。將 采集到的電壓、電流信號儲存在DSP中，通過對采集的電流和電壓來計算功率，比較功率變 化情況，控制PWM輸出調(diào)接Boost電路升壓。由于DSP輸出信號電平太低，不夠驅(qū)動Boost 電路實現(xiàn)升壓，因此DSP輸出控制信號有驅(qū)動來放大。本專利中的驅(qū)動芯片選擇頂2110，美 國頂公司生產(chǎn)，兼有光耦隔離和電磁隔離的優(yōu)點，實現(xiàn)DSP輸出信號到Boost電路的信號 隔離與放大。本實用新型具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)Boost升壓電路由兩級Boost電路 實現(xiàn)，兩級Boost體積小成不低，升壓范圍大，并且降低了單級Boost升壓的開關(guān)頻率。如 圖3所示，兩級Boost的控制信號都由DSP給出。如圖4所示，本實用新型具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)的逆變電路采用單相 全控橋式逆變電路。在橋臂上加上二極管，防止電網(wǎng)向光伏電池板方向輸送電能，提高系統(tǒng) 的安全操作性。在實施時，光伏電池板輸出電壓為直流，采樣單元使用電壓傳感器器檢測出光伏 電池板的電壓，使用霍爾電流傳感器檢測出光伏電池板的電流。由于控制單元使用的是DSP 芯片，其片上自帶的A/D轉(zhuǎn)換器是單極性的，只能接收的電壓信號，然而電流檢測信號是雙 極性的，所以由霍爾電流傳感器輸出的電流信號必須經(jīng)過采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后再經(jīng)過一個直流偏置電路把電壓變換到的范圍之內(nèi)，這樣才能和控制單元的DSP^12相連 接。因此采集電壓、電流需要進行轉(zhuǎn)換，這樣才能和控制單元的DSP相連接。在DSP中實現(xiàn) 最大功率跟蹤算法，通過驅(qū)動電路，控制PWM輸出調(diào)劑Boost電路升壓，實現(xiàn)最大功率輸出， 通過逆變電路實現(xiàn)直流電變換為交流電。
權(quán)利要求1.一種具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于包括光伏電池板(1)、采集電 路(2 )、最大功率跟蹤單元(3 )、驅(qū)動電路(4 )、DC-DC變換電路(5 )、DC-AC逆變電路(6 )、逆 變器控制電路(7)和濾波電路(8)，光伏電池板(1)的輸出端分別接采集電路(2)和DC-DC 變換電路(5 )的輸入端，DC-DC變換電路(5 )的輸出端串接DC-AC逆變電路(6 )后分別接逆 變器控制電路(7)和濾波電路(8)的輸入端，采集電路(2)的輸出端串接最大功率跟蹤單元 (3 )后接逆變器控制電路(7 )的輸入端，最大功率跟蹤單元(3 )串接驅(qū)動電路(4 )后接DC-DC 變換電路(5 )的輸入端，逆變器控制電路(7 )的輸出端串接驅(qū)動電路(4 )后接DC-AC變換電 路(5)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于采集電 路(2)由電壓傳感器和霍爾電流傳感器組成，電壓傳感器和霍爾電流傳感器直接連接在光 伏電池板(1)輸出直流母線側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于逆變器 控制電路(7)由數(shù)字信號處理器DSP組成。
專利摘要本實用新型公布了一種具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于包括光伏電池板、采集電路、最大功率跟蹤單元、驅(qū)動電路、DC-DC變換電路、DC-AC逆變電路、逆變器控制電路和濾波電路。本實用新型具有最大功率跟蹤的光伏逆變系統(tǒng)Boost升壓電路由兩級Boost電路實現(xiàn)，兩級Boost體積小、成本低，升壓范圍大，并且降低了單級Boost升壓的開關(guān)頻率。本實用新型在橋臂上加上二極管，防止電網(wǎng)向光伏電池板方向輸送電能，提高系統(tǒng)的安全操作性。
文檔編號H02N6/00GK201928205SQ20112005756
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者周雪嬋, 張葉, 李世軍, 王闖, 袁曉玲, 陳宇斌 申請人:河海大學(xué)